De drie belangrijkste vormen van fossiele brandstoffen - steenkool, olie en aardgas - werden gevormd tijdens het Carboon, dat zijn naam dankt aan koolstof, een gemeenschappelijk element dat in alle fossiele brandstoffen wordt aangetroffen. Ze zijn gevormd uit organische overblijfselen van planten en dieren die gedurende miljoenen jaren werden omgezet in steenkool, olie of aardgas door blootstelling aan hitte en de druk van de aardkorst. De organische wortel van fossiele brandstoffen verklaart de aanwezigheid van koolstof, maar ook andere elementen, zoals waterstof, zwavel, stikstof en zuurstof, zijn componenten van fossiele brandstoffen.
Steenkool
Volgens het Penn State College of Earth and Mineral Sciences bestaat steenkool uit koolstof, waterstof, stikstof, zwavel en zuurstof. Er zijn drie soorten steenkool, die elk hun eigen chemische samenstelling hebben. Antraciet heeft de meeste koolstof, terwijl bruinkool het laagste koolstofgehalte heeft, maar het hoogst in waterstof en zuurstof. Het gehalte aan bitumineuze kolen zit tussen antraciet en bruinkool in. Steenkool heeft ook een bepaald mineraalgehalte, meestal kwarts, pyriet, kleimineralen en calciet. Elementen zoals ijzer en zink die in het veen achterblijven, of lagen van ontbonden planten, die zich uiteindelijk tot steenkool vormen, zouden kunnen combineren om deze mineralen te creëren.
Natuurlijk gas
Net als steenkool bestaat aardgas uit koolstof, waterstof, stikstof, zwavel en zuurstof. Het heeft geen mineraalgehalte zoals steenkool, en in plaats van een harde, zwarte substantie is aardgas volgens de California Energy Commission lichter dan lucht. Het heeft geen geur en je kunt het niet zien, en het wordt gevonden in de buurt van ondergrondse aardolie. De koolstof- en waterstofelementen in aardgas worden meestal gecombineerd om methaangas of CH4 te vormen, dat zeer ontvlambaar is.
Olie
Olie, of aardolie, bestaat ook uit koolstof, waterstof, zwavel, zuurstof en stikstof, maar is in vloeibare vorm. Zowel olie als aardgas worden ondergronds gevonden tussen plooien van rotsen of in poreuze rotsen die de olie vasthouden. Wanneer diatomeeën, zeedieren zoals fytoplankton, sterven en op de zeebodem vallen, worden ze uiteindelijk begraven in sediment en gesteente. Onder grote druk en hitte veranderen deze diatomeeënlagen in olie of aardgas. Als de omstandigheden te heet zijn, is de kans groter dat de olie gasvormig wordt. Olie wordt gewonnen en vervolgens geraffineerd tot benzine, kerosine of andere producten.
Verbranding
Verbranding vindt plaats wanneer fossiele brandstoffen worden verbrand en de elementen in de fossiele brandstoffen oxideren of combineren met zuurstof. Wanneer steenkool wordt verbrand, oxideert de koolstof om koolstofdioxide of CO2 te vormen. Evenzo wordt stikstof lachgas, of NO2, en zwavel wordt zwaveldioxide, of SO2. Het mineraalgehalte in steenkool en olie wordt as.
